毕业设计（论文）重介质选煤三产品重介质旋流器设计.doc

目录目录I摘 要1Abstract21 文献综述31.1 选煤工艺的发展31.2 重介质选煤的特点及应用41.3 重介质选煤工艺51.4 课题选题背景及主要内容61.4.1 课题选题背景61.4.2 课题主要内容72 旋流器基本理论82.1 重介质旋流器分选机理82.2 三产品重介质旋流器92.2.1 三产品重介质旋流器工作原理102.2.2 三产品重介质旋流器的结构102.2.3 三产品重介质旋流器的特点122.2.4 旋流器的工艺调试方法142.3 重介质选旋流器分选效率152.3.1 分选效率评定方法162.3.2 影响重介质旋流器分选效果的因素163 三产品重介质旋流器选型计算183.1 旋流器处理能力的确定183.1.1 理论分析183.1.2 旋流器处理能力的计算223.2 悬浮液浓度计算233.3 重介质旋流器入料方式233.4 设计洗煤厂规格243.5 洗煤厂重介质旋流器的选型244 三产品重介质旋流器的结构设计264.1 三产品重介质旋流器的主要尺寸274.2 入料口直径274.3 溢流口284.3.1 与生产能力的关系284.3.2 与分流比的关系284.3.3 与分离粒度的关系294.3.4 与分离精度的关系294.4 二段旋流器锥比304.5 两段旋流器的间联接管304.6 底流口304.6.1 与生产能力的要求314.6.2 与分离粒度和分离效率的关系314.6.3 与分流比的关系315 总结326 致 谢337参考文献34摘 要煤炭是工业的“粮食”，是我国最主要的能源，它占我国能源生产和消耗均在75%以上。随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化，原煤质量有逐渐恶化的趋势，选煤是提高煤炭质量的最重要手段，是煤炭工业的重要生产环节。原煤经过洗选加工，可以就地排除矸石，节省运力；可以降低60%-70%的灰分和脱除50%-70%的黄铁矿，减少燃煤对大气的污染；还可以提高煤炭的质量，增加煤炭品种。煤炭的洗选方法很多，主要有跳汰选煤、重介选煤、浮游选煤、摇床选煤等多种方法。其中，重介质选煤因其高效的分选效率在选煤厂具有广泛的应用。本课题针对重介质选煤工艺中重要的分选设备三产品重介质旋流器进行设计，主要内容包括三产品重介质旋流器处理能力的确定、旋流器溢流口、底流口等主要部件的设计，该旋流器主要参数如下：一段筒体直径 850mm，二段筒体直径 600mm，入料粒度60mm，工作压力 0.09 Mpa -0.15Mpa，最小循环量 450m3/h，处理量 100 t/h -180 t/h，安装角 10-30°。关键词：选煤工艺流程；重介分选AbstractCoal is the industrial "food"，is China's most main source of energy，it accounts for our energy production and consumption in 75%. With the increase of mining mechanization degree and the geological condition, the change of coal quality, improve the quality of coal is chosen the most important means of coal, coal industry is an important link in production. After washing coal gangue spot, can eliminate processing capacity; save, Can reduce 60-70% of ash and removal of pyrite, 50-70% of air pollution reduction coal, Also can improve the quality of coal, coal varieties. Coal washing method is very much, basically have jig coal preparation and understandings of coal, coal bed, floating selected choose methods such as coal. Among them, because of the heavy medium chosen coal washery separating efficiency high in a wide range of applications.This topic for heavy medium coal preparation process of important sorting equipment - three heavy medium product design, mainly includes three products heavy medium ability of handling, LiuKou etc, the flow of the main parts of the design, the main parameters as follows: a barrel 850mm diameter, cylinder diameters, the grain-size acuities 600mm 60mm, working pressure 0.09 Mpa - 0.15 Mpa, minimum circulation 450m3 / h, capacity of 100 t/h - 180 t/h, installation Angle of 10-30 °.1 文献综述1.1 选煤工艺的发展随着我国国民经济的高速发展，能源消耗迅速增长，发电，冶金和其他行业用煤量大幅度增加。原计划到“十五”末期原煤产量达到13.2亿吨，实际上到2004年已经达到19.5亿吨。煤炭产量和消耗的迅速增长造成巨大的环境和能源资源的压力。为提高煤炭的利用效率和减少对环境的污染，我国正在推行“洁净煤技术计划”。选煤是洁净煤的基础，它从根本上改善煤炭产品的质量，提高煤炭的利用效率和减轻对大气及环境的污染，同时还可以明显地提高煤矿企业的经济效益。因此，加快选煤工业的发展是当前煤炭工业的重要任务之一。选煤生产实践表明，在合适的条件下，重介质选煤的分选精度比其他选煤方法高，可以获得高质量的精煤和较高的数量效率，因此它能适用于各种可选性的原煤，特别是难选和极难选选煤。所以重介质是当今国内外发展的选煤技术发展的重要方向之一。我过近年来新建的和扩建的大中型选煤厂，特别是炼焦煤选煤厂，多数都重介质选煤工艺，特别是重介质旋流器选煤工艺。我国从20世纪50年代中期开始发展实验重介质选煤方法。1959年在煤炭科学研究总院唐山分院在通化铁厂选煤厂建立了用斜轮分选机洗中煤和6100mm块煤的工业系统。1966年唐山分院与采屯选煤厂合作建立了重介质旋流器分选系统。此后重介质选煤的理论研究，设备开发，设计建设在国内发展开来。到1983年国内先后建设了28座重介质选煤厂包括范各庄选煤厂（400万吨年）在内的4个国外引进的选煤厂。到1986年我国重介质选煤占选煤比重的23%。1993年中国矿业大学和重庆梁山矿务局合作对中梁山选煤厂进行技术改造，建成“难选高硫煤脱硫降灰示范工程”在我国首次实现了“重介质旋流器精选煤泥旋流微泡浮选柱分选”的联合脱硫新技术。1995年开始了中心无压给料圆筒形重介质旋流器在我国生产中的应用。三产品重介质旋流器在我国选煤工艺中获得了特别快的发展。1999年作为国家“九五”计划攻关项目，由煤炭科学院唐山分院和贵州盘江老屋基选煤厂成功试验了我国第一台大型无压给料三产品重介质旋流器（3NWX1200850A型）。在国内形成了各种规格的有压无压给料三产品旋流器的系列。在推广应用过程中进一步改进，在2004年国华科技公司已生产最大型的3GDMC14001000型无压给料重介质旋流器。这是我国发展重介质选煤的一个重要历程，对我国选煤技术水平的提高做出了重要贡献。特别是在二产品和扫选型三产品旋流器的大型化后，改进的重介质选煤工艺使建厂投资和运营费用都有了大幅度降低，也使管理和分选效果有了明显改善。为我国中介选煤技术的大规模工业化推广提供了成熟的外部条件。1.2 重介质选煤的特点及应用随着煤炭行业的不断发展，三产品重介质旋流器选煤工艺及先进的选煤技术越来越受到国内外选煤界人士的重视和关注，同时也成为中国新建选煤厂和老厂技术改造的首选工艺，尤其是针对难选和极难选煤，更加显现出三产品重介质旋流器作为主选设备的高效、优质、操作简单、方便等特点。重介分选工艺做为当前最先进的选煤工艺，被各选煤厂广泛运用。在实际生产中，由于设计工艺环节，工艺参数调整，技术水平以及管理水平的不同，也会体现出不同的效果和经济效益。各重介厂应立足于本厂实际，深人探讨和交流，不断完善重介选煤各个环节，使重介分选系统达到最佳运行状态，实现效益最大化。重介质分选方法具有下列优于其它选煤方法的特点：（1）分选效率高有实际运用，各种选煤设备的可能偏差Ep值的比较，Ep值最小的是重介质分选机和重介质旋流器。（2）可高效率地分选难选煤和极难选煤对于难选煤和极难选煤，在要求精煤灰分较低时，跳钛选煤法一般是选不出合格精煤的，即使选出低灰精煤，其产率和效率都会很低。重介质选煤法却可以在保证较高分选效率的条件下，选出低灰精煤。（3）分选密度调节范围广跳钛选分选密度一般控制在1450-1900kg/ m3;而重介选的分选的分选密度可控制在1300-2200kg/m3,且易于调节，其误差范围可保持在%。（4）适应性强重介质选煤可以适应入选原煤在数量和质量上的大幅度波动。当用户对精煤质量要求变动时，精煤灰分可按要求迅速予以改变。（5）分选粒度范围广块煤分选机的如料粒限一般为100-6mm，末煤重介质旋流器粒限为50-0mm（分选深度可达0.15mm）。（6）处理能力大目前重介质分选机的最大处理能力已达1000t/h·台。平均为150-250 t/h·台。无论从国外或国内来看，重介质选煤厂的处理能力一般比采用其他选煤方法的选煤厂要大。如在波兰，全国选煤厂的年平均处理能力为194万吨，而重介质选煤厂的年平均处理能力则高达322万吨。苏联相应的数字为196万吨和281万吨。我国1981年实际处理量超过350万吨的选煤厂又两座，海州露天选煤厂（351.8万吨）和阳泉一矿选煤厂（356.7万吨），前者是以块煤重介选为主的选煤厂，后者是重介质选煤厂。（7）生产过程易于实现自动化目前，跳汰机一般只能实现自动排矸和风阀自动控制，还不能根据原煤特性的波动来自动调节风量、水量和分选密度等工艺参数。重介质选煤的悬浮液密度、液位、粘度、磁性物含量等工艺参数以能自动控制。在英国、美国、澳大利亚已出现用电子计算机进行自动控制的重介质选煤厂。重介质选煤的缺点是生产工艺中增加了加重质净化回收系统，设备磨损较严重，需要经常维修。现在虽已研制出不少耐磨材料，提高了设备的使用寿命，但与其他选煤方法比较，设备磨损和维修工作量大仍是他的主要缺点。1.3 重介质选煤工艺重介质选煤是指采用于密度介于煤和矸石之间的悬浮液作为分选介质完成煤炭分选的重选方法。由于它具有分选效率高、分选精度高、密度调节范围宽、适应性强、分选粒度范围广、生产过程容易实现自动化等特点,而得到广泛应用。重介质旋流器是一种结构简单，无运动部件和分选效率高的选煤设备。根据其机体和结构形状的不同，可分为圆锥形和圆筒形两产品重介旋流器，双圆筒串联型，圆筒形与圆锥型串联三产品重介质旋流器。两产品重介质旋流器：按其原料煤的给入方式可分为有压（切线）给煤方式和无压（中心）给煤方式。两产品重介质旋流器有500、600mm、700mm重介质旋流器、DBZ型重介质旋流器、TXZ型重介质旋流器、倒立型重介质旋流器、DWP型重介质旋流器等、英国近年来研制了一种筒形重介质旋流器，主要用来分选大颗粒煤，直径1.2，全长3m。分选粒度范围是1000.5mm，处理能力为250t/h。三产品重介质旋流器：它是近年来研制出的一种新型的选煤设备，它是由两台两产品旋流器串联而成的。可以是两个圆锥重介质旋流器串联，也可以是两台圆筒型重介质旋流器串联，也可是一台圆筒和一台圆锥重介质旋流器串联，其中圆筒型重介质旋流器又分无压和有压两种。因此，三产品重介质旋流器有多种不同的组合形式。三产品重介质旋流器的优点是用一种悬浮液形成两个分选密度，省掉一个悬浮液循环系统和再选物料运输系统，但是由于第二段悬浮液入料由第一段旋流器浓缩而来，因此二段分选密度因测量较为困难，密度调节主要靠调节一段入料悬浮液密度和二段旋流器底流口大小。是两段分选密度相互关联密度差值不允许太大。无压给料三产品重介质旋流器的分选原理、给料方式、安装角度、每段旋流器的结构等均与传统的三产品重介质旋流器不同。其入料与悬浮液分开 ,独立地自一段旋流器的中心给入 ,安装角度为 3 0°,两段旋流器均为圆筒型 ,矸石自第二段旋流器的切向底流口排出。1.4 课题选题背景及主要内容1.4.1 课题选题背景我国于1956年开始研究重介质选煤。1958年煤炭科学研究院唐山煤炭研究所在通化厂选煤厂开展了以磁铁矿粉作加重质的双锥形分选机再选槽洗中煤的试验研究并在南桐和林西等地进行了用黄土、高炉灰作加重质的重介质选煤的试验研究工作。同年，中国矿业学院在北票台吉选煤厂建成以黄土作加重质的鼓型分选机在选跳钛中煤车间。实践表明，用黄土和高炉灰作加重质，不但回收困难而且污染精煤产品，因此停止了这方面的实验而全力转向用磁铁矿悬浮液选煤的研究。我国对重介质选煤的研究已有30年的历史，在洗选炼焦煤、无烟煤、褐煤和其他动力煤方面已积累了一定的生产经验。展望未来，重介质选煤在我国有着广阔的发展前景。我国炼焦煤大部分属于难选煤和极难选煤，在今后新建的炼焦煤选煤厂中采用重介质选煤法，可以获得较其他高的精煤产率和低的精煤灰分。我国现有的炼焦煤选煤厂仍以跳钛选为主，普遍存在精煤灰分偏高的和生产率偏低的的问题，而用重介质旋流器再选跳钛中煤和精煤仍是仍是解决这些问题的有效途径。另外，我国正在兴建的露天煤矿将采用重介质选煤法处理动力煤。例如我国与美国合资开发的平朔安泰堡露天煤矿正在兴建一座年处理能力为1500万吨（3000t/h）的大型重介质选煤厂。该厂15212.7mm块煤用重介质分选机分选，12.70.5mm级末煤与0.50.15mm级煤泥混合用重介质旋流器分选。目前我国再用重介质选块煤方面，以能获得较好的工艺指标。在重介质旋流器选末煤方面尚存在分选效率低、加重质消耗较大和设备耐磨性能较差等问题。近年来我国已研制了DBZ-1型重介质旋流器，设计了用浮选尾矿介质旋流器再选跳钛中煤和矸石的工艺流程，用重介质旋流器再选跳钛精煤的工艺流程，采用筛下磁选工艺的介质净化回收系统和用泵给料的重介质旋流器系统等新工艺。今后，通过推广国内的科研成果和消化吸收国外的先进技术，重介质选煤的成本将降低，经济效益提高。这将为我国进一步发展重介质选煤床在有利条件。旋流器作为主要的重介质洗选设备。在重介质选煤工艺中占有重要地位，旋流器性能的优劣严重影响煤炭的洗选效果和分选率，研究和设计优质的旋流器产品对选煤工业具有重要的意义。1.4.2 课题主要内容 学习选煤工艺过程，掌握三产品重介质旋流器工作原理及结构性能，根据选煤厂处理量对三产品重介质旋流器进行选型设计和结构优化，对旋流器的入料口、溢流口、底流口、锥比等重要部位等进行计算，绘制装配图和主要零部件图纸。2 旋流器基本理论旋流器是利用离心力作用进行分级的设备。常用于细粒物料选别前的分级及脱泥，在磨矿回路中作检查分级和控制分级用。它是当前细粒物料分离比较有效的设备。 旋流器的构造，上部为圆锥形。在圆柱形筒体上装有与筒壁呈切线方向的给矿管。圆锥上部装有与圆柱部分相连通的中心溢流管。溢流管的上端则通过缓冲室或直接与外部管道联接以排出溢流。在圆锥形底部装有沉砂咀，以排出粗粒沉砂。为了减不磨损，可在给矿口、沉砂咀及筒体内壁衬以耐磨橡胶或用辉绿岩、铸石、碳化硅等耐磨材料。2.1 重介质旋流器分选机理目前，对重介质旋流器的分选机理还没有一致的解释。第一种观点认为，入选物料作螺旋回转运动时，不同密度的螺旋角不同。因此，物料和悬浮液一起由器壁沿切线进入旋流器后逐渐散开，在径向和轴向沿对数螺旋线轨迹运动，粗而重的颗粒螺旋角大，轻而细的颗粒螺旋角小。在经过旋流器内液体的轴向速度为零的等位线（轴向速度零位线）所形成的分界面（即上升内螺旋流与下降外螺旋流的分界面）以前，粗而重的颗粒，沿器壁向下滑动，直到底流口排出。其余的颗粒在下降外螺旋流中向下移动并逐渐接近分界面在这里进行分层，具有临界密度的颗粒在轴向速度零位线附近波动式地来回运动。如果颗粒在旋流器某一高度上穿过轴向速度零位线并落入内螺旋上升流中，则在上升流中按密度进行第二次分层。在内螺旋溜中，由于螺旋半径减小使离心加速度增大，从而使某些颗粒返回外螺旋下降流中，并在旋流器内循环一段时间后从底流口排出。所有留在内螺旋上升流中的颗粒都作为精煤产品经溢流管排出。第二种观点认为内螺旋中的分选其主要作用。入料中大部分颗粒沿器壁运动，直到锥体下部。在底流口附近有一个高密度悬浮液阻挡层，使轻颗粒进入内螺旋上升流中去。在上升流中既有按密度分层的分选作用，也有按初加速度的分选作用。持这种观点的人中，也有人从分级的观点出发认为，在轴向速度为零的包络面上，由于离心力和径向流的流体动力作径向运动时按该密度进行分选。第三种观点是苏联皮捷尔斯基等人通过试验确定了高入料浓度、高入料压力、小直径旋流器中的速度场和密度场后提出的观点。在上述条件下所得的实验资料证实：等密度线与旋流器中心线形成一定的角度，而这些等密度线贯穿于内外旋流。在椎体下半部中，切线速度的分布是：器壁处最大，并向旋流器中心逐渐减小；浓缩度高达1.85。持这种观点者认为，入选物料进入旋流器后，因为其中大部分颗粒的密度大于上部悬浮液的密度，所以在离心力作用下被抛向器壁，在外螺旋下降流中项底流口移动。入选物料进入高密度悬浮液区后，当颗粒密度与悬浮液密度相等时，颗粒由外螺旋沿等密度线移向内螺旋，并随之移向溢流管。这一过程是一个开始是轻的颗粒、然后是重颗粒的多次分选过程。但是上述各种观点都有不足之处。第一种观点对重液和悬浮液未加区别，只考虑了速度场，而未考虑密度场。它只适于以某些极为稳定的悬浮液，如黄土、细矸石作加重质的重介质旋流器。第二种观点曾用以解释旋流器选煤时分选密度大于入料悬浮液密度这一现象。但美国的实验表明，这种现象不仅仅是使用不均质的悬浮液时才有，即使是使用重液这样一种均质的介质时也会有。在水介质旋流器方面，关于因循环着的泥煤积聚而使分选密度增大的观点，也已逐步为大量高密度分选（即分选密度高于泥煤积聚时所能达到的最高密度）的实验资料所否认。在重介质旋流器方面，苏联文献以分选密度与入料悬浮液密度之比表示分选密度的变化率。经过大量实验表明，重介质旋流器的分选机理是：（1）物料在旋流器中是以径向的两种力，即离心力和阿基米德力来分选的。径向泄力和因惯性而造成的额外的压力梯度，对3mm以上颗粒的分选不起重要作用。（2）在一般的旋流器中，决定分选密度的分选区，是在轴向速度零位线附近。这一区域内的悬浮液密度是随着工作制度（压力、浓缩度）的变化而变动的。（3）邻近密度物运动轨迹具有随机性，这种随机性也影响着可能偏差值Ep。2.2 三产品重介质旋流器三产品重介质旋流器是近年来研制出的一种新型的选煤设备，它是由两台两产品旋流器串联而成的。可以是两个圆锥重介质旋流器串联，也可以是两台圆筒型重介质旋流器串联，也可是一台圆筒和一台圆锥重介质旋流器串联，其中圆筒型重介质旋流器又分无压和有压两种。因此，三产品重介质旋流器有多种不同的组合形式。三产品重介质旋流器的优点是用一种悬浮液形成两个分选密度，省掉一个悬浮液循环系统和再选物料运输系统，但是由于第二段悬浮液入料由第一段旋流器浓缩而来，因此二段分选密度因测量较为困难，密度调节主要靠调节一段入料悬浮液密度和二段旋流器底流口大小。是两段分选密度相互关联密度差值不允许太大。2.2.1 三产品重介质旋流器工作原理三产品旋流器是由一台圆筒型旋流器和一台圆锥形旋流器串联而成的设备。原煤由胶带或刮板给入,一段旋流器悬浮液由泵给入。其分选过程是:重产物在旋流器内壁沿筒壁形成外螺旋由底流口排出,轻产物在旋流器中心形成内螺旋,由溢流口排出;从一段到二段;从低密度到高密度。在第一段旋流器中,不但可以把原煤分成2种产品,而且还把进入第二段旋流器的悬浮液浓缩到需要的密度。重产品与浓缩后的悬浮液一起经连接管给入第二段旋流器进行再选,最终获得中煤和矸石。图1为给料三产品旋流器的结构原理示意图。 图1 三产品旋流器的结构原理示意图2.2.2 三产品重介质旋流器的结构高效高分级旋流器由进料装置、分离装置、底流装置、溢流装置构成，进料装置采用渐开线形式给料，给料管为矩形渐缩管，其外沿线以渐开线平滑过度至进料箱内侧，分离装置由柱体和锥体组成，根据待分离矿物的比重、粒度以及对溢流细度的要求，匹配不同的柱体高度。锥体部分采用变锥技术，以保持颗粒在锥体分离部位的切向速度，达到最佳的分离效果。底流装置的内部形状亦采用柱锥形式，并相应加大柱体高度。在重介选煤中，入料泵是否能正常工作与选型是否合适有着直接的关系，下面对在选型中应注意的几个问题分别进行阐述。(1)入料泵的允许通过粒径问题众所周知，重介选煤包括有压给料与无压给料两种方式。两种方式的区别在于被选物料（煤）是否通过泵进入旋流器，有压给料是指煤与悬浮液混合经入料泵加压进入旋流器；无压给料是悬浮液经入料泵（合格介质泵）加压进入旋流器，而煤靠自重进入。在有压给料重介选煤系统中，原煤虽经过破碎机破碎，可是破碎机的出料粒度不尽相同（一般出料最大颗粒为13mm、25mm、50mm和80mm不等，有的甚至超过100mm）。此时需注意入料泵的允许通过粒径值。每种型号的渣浆泵均有允许通过最大粒径数值，若入料泵的允许通过粒径小于出料最大颗粒，经常会出现旋流器进料压力不稳或出现入料泵不能工作的问题。此时应对入料泵叶轮进行改进或对入料粒度进行限制。在具体选型中应使入料泵的允许通过最大粒径大于破碎机出料粒度的上限值。(2)入料泵与旋流器处理能力的匹配问题在重介选煤中，入料泵输送量与旋流器处理能力应匹配。无论是泵的输送量大而旋流器的处理能力小，还是泵的输送量小而旋流器的处理能力大，这些情况均应避免出现。一旦出现不匹配情况，往往表现为：处理量达不到实际需要，旋流器入口压力偏低，合格介质桶料出现抽空、分选效果达不到要求等异常情况。(3)旋流器入口压力值问题旋流器在工作中，进料均要求有一定的压力值。该值往往是一个范围，如：0.100.15MPa、0.150.20MPa不等。在入料泵选型中应注意：此时并非将给定的压力上限值直接考虑在泵的扬程中，而应将表压值折算成液柱高度。在实际中旋流器要求的进料压力为表压值，根据p=h，将表压值除以液体重度即为其液柱高度，即：h=p/。将折算后的h值加进泵扬程中。若直接将给定的压力上限值加进扬程中，此时则富裕了(-1)h。进料压力的加大不仅会影响分选效果，有时甚至会出现入料泵配套电动机过载或烧坏的情况。因为此时入料泵的运行工况点已严重右移。针对出现的异常情况，此时可采取的措施往往是：结合实际工况适当加大旋流器底流口直径；降低入料泵运行转速或适当切割入料泵叶轮直径。(4)入料泵运行转速的问题在重介选煤中，入料泵输送的浆体为悬浮液（无压给料）、原煤和悬浮液的混合物（有压给料），其中悬浮液中的加重质多为磁铁粉。因此不论有压还是无压给料方式，浆体对入料泵的过流部件均有较大程度的磨损。过流部件在选用合适材质的前提下，选型中应注意泵的运行转速。泵的过流部件使用寿命与其运行转速的2.87次方成反比。因此要让入料泵能长时间的稳定运行，降低其运行转速是最有效的办法。一般情况若是有压给料，选择的渣浆泵运行转速最好低于500r/min；若是无压给料，则选择的渣浆泵运行的转速最好低于750r/min。在实际选用中可根据原煤颗粒的实际大小、硬度及含矸石比例等情况，对入料泵的运行转速进行增减。2.2.3 三产品重介质旋流器的特点1) 结构特点（1）有三个排料口。能以单一低密度悬浮液一次分选出合格精煤、中煤和矸石，为简化工艺流程及设备布置创造了条件。（2）一段旋流器采用了圆筒型，圆筒型旋流器内密度场均匀，对重悬浮液的密度变化反应迟钝；有利于提高分选精度，二段旋流器采用了圆筒圆锥型，有利于增加两段实际分选密度差，能同时满足生产低灰精煤和排弃纯矸石的需要。（3）原料煤与重介质悬浮液分开给入旋流器。原料煤单独由一段旋流器顶端沿中心给料管以自重方式给入，具有如下优点：一是只有重产物单向穿越“分离锥面”的运动，而不会产生有压给料旋流器中轻重产物交错穿越“分离锥面”相互干扰的弊端，因而精煤损失较少，分选精度更高；二是无压给料无需泵送，电耗相对较低；三是无压给料无需泵送，有利于减少矸石泥化和次生煤泥量；四是无压给料相对入料上限较高，因为它不受泵送流道限制；五是无压给料工艺环节简单，有利于合理布局；六是旋流器工作介质重悬浮液密度容易测准，不受原料煤性质变化的干扰，对实现自动测控非常有利。（4）采用了改变二段旋流器底流口大小与调节二段旋流器溢流管插入深度相结合的方式实现了二段旋流器实际分选密度的在线调节。特别是溢流管插入深度调节装置由内置式改为外置式之后，调节非常灵活，使得二段分选密度的调节变得方便自如。（5）三产品旋流器无运动部件，旋流器内衬为维式显微硬度HV=835.8的刚玉材料，筒体寿命达9000h以上，可在最佳工况点下工作2a。2) 工艺特点表1 重介质旋流器分选效果比较表选煤厂南桐老屋基火烧铺临涣旋流器名称2NZX3GDMC3GDMC3GDMC入料方式有压两产品无压三产品无压三产品无压三产品规格6001400/10001300/9201200/850入料粒度/mm3001000800600一段分选密度1/kg·L-11.4501.4301.4101.4501.4851.500一段可能偏差E1/ kg·L-10.0350.0250.0340.0190.0270.0250.040二段分选密度2/kg·L-11.7501.6831.6801.8501.8711.901二段可能偏差E2/kg·L-10.0620.0500.0650.0350.0430.036数量效率/%>9099.0095.20095.765单机处理能力/t·h-15070500550350450250350（1）分选精度高（见表1）由表1可看出，国内大型无压给料三产品重介质旋流器的分选精度比有压、中型两产品旋流器的还要高，达到了国外两产品脱泥分级入选重介质旋流器的分选精度（E=0.0200.030kg/L）。（2）能以单一低密度重介质悬浮液一次分选出质量合格的精煤、中煤和矸石，省去了一套高密度重介质悬浮液的制备、循环、回收系统；也可用低密度重介质悬浮液实现高密度分选，大大简化了流程，降低了设备和管道的磨损，降低了介耗和电耗。（3）大直径旋流器分选上限可达100mm，有效分选下限可达0.3mm。尤其是采用国华科技开发的“煤泥重介质分选工艺”专利技术（专利号ZL03124283·9）后，其分选下限更可降至0.075mm。该技术的要点是，利用重介质旋流器分级浓缩作用原理，具有一段轻物料带出的重介质粒度细、悬浮液密度较低的特点，适当将其分流，进入直径较小的煤泥重介质旋流器分选粗粒煤泥。既不需要单独设置供煤泥重介质旋流器用的超细介质悬浮液的制备、循环系统，又可减少进入加工费用较高的浮选作业系统的煤泥量（见图2）。全厂仅由1922道工序组成。（4）实现不分级、不脱泥入选当前，国内外流行的做法是重介质旋流器分选前要先脱泥，认为只有脱泥才能提高分选精度，减少产品脱介作业难度，块末煤分级选才能取得最大精煤产率。而中国的无压给料三产品重介质旋流器选煤工艺恰恰相反，认为应从全厂重介浮选综合效果考虑，脱泥作业存在三大缺陷：增加脱泥筛、捞坑等设备，工艺布置复杂；不能充分发挥重介质旋流器选煤下限低的优势；脱下来未经任何分选作用的煤泥不好处理，增加了浮选作业处理量和难度，增加了基建投资和生产费用，增加了精煤损失。而无压给料三产品重介质旋流器不脱泥分选配合粗煤泥重介选工艺简单有效地解决了粗煤泥重介分选问题。至于分选精度问题要作深入具体分析，为了满足悬浮液流变特性和稳定性双重要求，重介质悬浮液的固体体积浓度一般在1535%，以此为依据可以算出不同密度的悬浮液中煤泥含量的最大允许值，如表4所示。通常，无压给料三产品重介质旋流器都是在一种低密度悬浮液系统下选出三种合格产品的，其允许煤泥含量在50%左右。通过分流合格介质去磁选作业的多少完全能做到煤泥量在悬浮液中始终保持在允许值之下，从而保证了要求的分选精度。（5）提高效率，简化工艺，加快建设速度，减少基建投资，降低生产费用。该设备在采用三产品而非两产品旋流器生产“纯”精煤的同时，还能排除纯矸石和尚可利用的中煤；采用“两段浓缩两段回收”完善的煤泥水处理系统，因而更适用于难选煤为主及对环保要求很高的中国国情。2.2.4 旋流器的工艺调试方法旋流器的工艺调试方法重要的是讲究“把握原理,一个稳定,两个重点”。“把握原理”是指把握重介质旋流器的分选原理及其影响因素。只有很好的把握重介质旋流器的分选原理及影响因素,在生产过程中才能很好的做到对产品质量的控制。分选原理:在离心力作用下,使悬浮液在旋流器中形成内外螺旋流及中心空气柱,并按密度进行分层,从溢流口至底流口、由中心至器壁悬浮液密度逐渐增加;不同密度的煤粒处于不同的等密度线上,最终随悬浮液分别从溢流口和底流口排除,实现轻重产物的分离。影响因素主要指旋流器操作条件和本身结构:即外因和内因。外因主要包括旋流器入料压力、入料悬浮液性质、入料煤质特征等几个方面。内因主要指旋流器圆柱直径及长度、入料口的形状和尺寸、溢流管直径及插入深度、底流口直径、锥比、锥角等。在实际生产调试过程中,旋流器的参数除溢流管直径及插入深度、底流口直径外,其它都是不易改变的。为了满足实际煤质变化的需要,在调试之前应该准备几种不同规格的溢流管和矸石嘴:当合格悬浮液密度接近设计理论分选密度值,并且其它操作条件都满足设计要求时,如果旋流器分选效果达不到理想指标,应该考虑调节溢流管直径或插入深度或底流口口径。对于三产品重介旋流器,精煤的质量和产率与精煤溢流管有极大关系,如果实际的精煤灰分偏低,可以增大溢流管直径或增长插入深度,反之则减少;理论上,在保证精煤质量的前提下,对于易选煤,可取较大直径的溢流管,反之,取小直径的溢流管;相对二段,如果对中煤灰分要求不严格,在不影响整机处理量和一段分选效果的前提下可以考虑减小锥比的方法来调节二段分选效果,这样,悬浮液的浓缩作用加剧,二段分选密度提高了,矸石的灰分将提高,矸中带煤量相应减少。“一个稳定”是指保持旋流器的入料稳定。包括入料压力、悬浮液密度及流变性和原煤入选量等几个方面。只有稳定的旋流器入料压力,稳定的悬浮液煤泥含量及密度,稳定的原煤入选量,旋流器才能获得良好的分选效果,同时,后续的其它作业环节才能保证入料量的稳定,才可能实现设备的正常调试,使各设备处于最佳运行状态。因此,“稳定”是重介质旋流器选煤工艺调试的关键和重中之重。在实际生产当中，作为重介选煤核心设备之一的旋流器入料泵，有时由于选型不当常造成旋流器入料压力不稳，配套设备运行异常等诸多问题。因此，探讨旋流器入料泵的选型问题显得尤为重要。2.3 重介质选旋流器分选效率三产品重介质旋流器是一种高效的选煤设备，其选煤分选效率的评定方法很多，但是至今还没有一个公认而且完善的方法，有不少问题仍在争论。现就国内外常用的污染指标法、数量效率法、可能偏差法等予以概要的介绍。2.3.1 分选效率评定方法(1)污染指标法这是一种最简单的用于检查分选机工作和计算洗选预期结果的方法。这种方法是从分选机的所有产品中采取有代表性的试样，在重液中进行浮沉实验，将所得结果与标准结果进行比较。所谓标准结果是指该分选设备在最佳工作状态下所得结果，或是该设备试样机在现场条件下进行实验所得结果。(2)数量效率法精煤的实际产率与按精煤实际灰分查出的理论产率之比称为数量效率或有机效率，所谓理论产率是按实际灰分从浮物曲线上查得的相应产率。(3)可能偏差法近年来，为了正确地评价重介质分选机的分选效果，在选煤实践中越来越广泛地运用可能偏差这一指标。可能偏差，即Ep值，是由分配曲线中得出的。1937年荷兰工程师特朗普提出了以密度为横坐标，各密度级的产率百分数为纵坐标的分配曲线。后来法国学者脱拉提出采用可能偏差值来评定分选效果。他认为原煤在分选机中按密度分配到选后产品中去是符合正态分布规律的。2.3.2 影响重介质旋流器分选效果的因素重介质选块煤过程与浮沉试验时煤的分层过程相似。但工业生产的结果与浮沉实验结果还是有差异的。在实验室条件下进行浮沉试验时，浮物中没有大于浮沉溶液密度的物料。在工业条件下进行重介质选煤时，上浮产品和下沉产品中总是有错配的浮沉物。因此，在生产条件下所得的分选指标总是比理论指标差，精煤灰分较高，差率较低。选后产品中错配物料的数量是与许多因素有关的。就重力场作用下的块煤分选机而论，其产品所以有不同程度的错配物，主要与下列因素有关，诸如入料粒度，颗粒形状，块煤的可选性，悬浮液的性质，分选机的的处理量，以及液流的方向和速度等。煤的粒度块煤重介质选的粒度范围一般为8150mm（排矸时达350mm或更大）这样，最大粒度比最下粒度大14倍。由于各粒级的沉降速度不同，小颗粒从入料到排料这段时间粒可能分选不好，因此，部分高密度的小颗粒混入上浮产品，或是低密度的颗粒混入下沉产品。颗粒的形状细长的，尤其是扁平的高密度颗粒的运动轨迹与小颗粒或低密度颗粒相似。煤中扁平颗粒多为页岩，所以分选含有页岩的煤时，混入上浮产品的错配物较多。煤的可选性煤的可选性一般是用中间浮沉物或分选密度0.1g/cm3物料含量来评定。当分配率相同时，入料中某一浮沉含量越高，进入这种产品的数量越大。所以煤的可选性越难，在相同分选密度情况下，产品中错配物料的数量就越大。悬浮液性质悬浮液密度越高，其流变参数变坏，粘度和初切应力增加，颗粒的分选速度降低，尤其是小颗粒更为显著，致使错配物料混入选后产品的可能性增大。当悬浮液被杂质污染，或是稳定性不好时也会产生同样的现象。单位处理量